Grattis till Xie Liwei, den biologiska forsknings- och utvecklingskonsulten, för att säkra det nya budet för OS
Globalt ökar förekomsten av övervikt/fetma snabbt. Fetma och dess komplikationer påverkar inte bara allvarligt livets livskvalitet utan ger också en tung ekonomisk börda för samhället och familjer. Låga kolhydratdieter (LCD) är ett dietinterventionsläge för viktminskningsterapi. I olika studier är emellertid viktminskningseffekterna av LCD -intervention ganska olika. Det finns för närvarande inga tillräckliga bevis för att förklara denna skillnad. Detta är ett kvalitativt fenomen, som också är en utmanande aspekt inom området medicinsk vikthantering.
Den 15 september publicerade teamet av professor Hong Chen och professor Sun Jia från avdelningen för endokrinologi och metabolism vid Zhujiang Hospital vid Southern Medical University och professor Xie Liwei från tarmmikrobiologi och hälsoteam vid Guangdong Institute of Microbiology the Clinical the Clinical Forskningsrapport med titeln "Gut Microbiota fungerar som ett förutsägbart resultat av kortvarig lågkolhydratdiet (LCD) intervention för patienter med fetma" i tidskriften Microbiology Spectrum. Denna studie rapporterade för första gången att baslinjekaraktäristiken för tarmflora är en avgörande faktor för den kortsiktiga lågkolhydratdiet (LCD) viktminskningseffekt i den överviktiga och feta befolkningen. Studien bygger en konstgjorda neurala nätverk (ANN) -modell baserad på baslinjegenskaperna för tarmflora för att förutsäga viktminskningseffekten för LCD. Resultaten ger ett nytt tillvägagångssätt för strategier för hantering av klinisk medicinsk vikthantering och intervention.
Globalt ökar förekomsten av övervikt/fetma snabbt. Sedan 1980 har förekomsten av fetma i mer än 70 länder fördubblats. Befolkningen som påverkas av fetma eller fetma-relaterade kroniska metaboliska sjukdomar har ökat till mer än 2 miljarder [1]. Enligt data från National Center for Health Statistics (NCHS), från 2017 till 2018, nådde förekomsten av fetma i USA cirka 42,4%, och förekomsten av svår fetma med en BMI ≥40 kg/m2 nådde 9,2% [2 [2 ]. Samtidigt påpekade "rapporten om näring och kronisk sjukdomsstatus hos kinesiska invånare (2020)" [3] att förekomsten/incidensen av övervikt och fetma bland kinesiska invånare fortfarande stiger snabbt, och den vuxna befolkningen övervikt eller övervikt eller Fetmahastigheten har överskridit 50%. Övervikt/fetma är en riskfaktor för en serie kroniska sjukdomar som hjärt -kärlsjukdom, typ 2 -diabetes, cancer, etc. [4], [5], som allvarligt äventyrar kinesernas hälsa [6], [7], [8]. Dessutom finns det mer än 29 komplikationer såsom hypertoni, dyslipidemi och glukosmetabolismstörningar orsakade av fetma hos ungdomar, vilket allvarligt påverkar ungdomarnas fysiska utveckling och hälsa. För feta patienter är CVD: er det främsta skälet till den höga fetma-relaterade dödligheten och funktionshinder. Den höga BMI-relaterade funktionshinder som orsakas av CVD: er är 34%, och den höga BMI-relaterade dödligheten är så hög som 41% [9]
Ökande sjuklighet, potentiella hälsorisker och betydande ekonomisk börda har gjort problemet med övervikt/fetma till en enorm utmaning inom global folkhälsa. Under de senaste åren har olika former av viktminskningsinterventioner gradvis tillämpats i klinisk praxis och skrivits in i riktlinjer. Livsstilsinsatser är hörnstenen i fetmabehandling, och dietinsatser är det primära valet. Bland de många dietinterventionsmodellerna har lågkolhydratdietintervention väckt mycket uppmärksamhet. Den har en lång historia, men den har olika former. Under de senaste åren har LCD väckt omfattande uppmärksamhet, men det finns också vissa kontroverser.
Denna studie inkluderade 51 manliga eller kvinnliga personer i åldern 18-65 år som uppfyllde de diagnostiska kriterierna för övervikt/fetma (inga antibiotika eller läkemedel användes under de första tre månaderna av den kliniska prövningen). Personerna randomiserades i grupper och delades upp i olika grupper. Energibegränsad normal diet (ND) grupp och icke-kaloribegränsad lågkolhydratdietgrupp (LCD). Dietinterventionstiden var 12 veckor. För att säkerställa LCD -dietstrukturen antog LCD -gruppen en standardiserad näringsfält (tillhandahållen av Guangzhou Nanda Feite Nutrition and Health Consulting Co., Ltd.) istället för den dagliga stapelmaten till lunch och middag. Antalet andra livsmedel är inte begränsat och överätning undviks. Vid tidpunkten för anmälan (dvs. baslinjen) och 12 veckor efter interventionen samlades venöst blod och avföringsprover. Blodproverna användes för detektion av biokemiska indikatorer för blod såsom glukos- och lipidmetabolism, lever- och njurfunktion, och avföringsproverna användes för tarmflora 16S rDNA -amplikon -sekvensering, till 16S rDNA -amplikon -sekvensering, en total av 2,47 miljoner höga höga höga rDNA -amplikon, genom 16S rDNA -amplicon -sekvensering, en total på 2,47 miljoner höga -Kvalitetsläsningar erhölls. Dieten för försökspersonerna övervakades genom en 24-timmars diet i 3 dagar i veckan. Under hela studieperioden var den genomsnittliga andelen kolhydratintag i den normala dietgruppen cirka 50% och andelen i LCD-gruppen var cirka 20% (figur 1B-D). Även om kaloriintaget inte var begränsat var det genomsnittliga energiintaget för låga koldioxidgruppen cirka 50%. Anmälan var betydligt lägre än den normala dietgruppen. Den 12-veckors LCD-interventionen förbättrade avsevärt försöksparametrarna som BMI, midjeomkrets, midjeomkrets, kroppsfettprocent och visceralt fettområde.
Förutom olika viktminskningsresultat kan olika dietkomponenter påverka sammansättningen och mångfalden i tarmflora, men bortsett från förändringar i den totala sammansättningen och phyla -nivån har tidigare studier inte dragit en konstruktiv slutsats för att vägleda LCD -skärmen därför har vi analyserat Intestinal Flora-sekvenseringsdata och antog 5-faldig korsvalidering och slumpmässig skogsalgoritm, med hänsyn till minsta felfrekvens och standardavvikelse för att säkerställa högsta noggrannhet och stabilitet. Därefter analyserade vi 16S rDNA -sekvensdata för försökspersoner i ND- och LCD -grupperna före och efter testet för att identifiera potentiella biomarkörer för flora. En ytterligare analys av alla släkten som screenades av den slumpmässiga skogsmodellen i baslinje och vecka 12-data fann att det relativa överflödet av Ruminococcaceae Oscillospira och Porphyromonadaceae parabacteroides ökade signifikant efter 12-veckors LCD-intervention, och skillnaden var statistiskt signifikant (P <0,05 ). Enligt befintliga forskningsrapporter är dessa två arter av bakterier involverade i produktionen av butyrat i tarmen, vilket antyder att det kan finnas andra faktorer som påverkar viktförändringar under processen med LCD -intervention vid viktminskning.
Analysera ytterligare viktminskningen för varje ämne och dela upp varje grupp i två undergrupper enligt kluster av viktminskningsparametrar: BMI, midjeomkrets, WHR, BFR och VFA ändras: en modererad viktminskningseffekt. Viktminskningsgrupp (MG) och betydande viktminskningsgrupp (distinkt viktminskningsgrupp, GD). Under villkoren för LCD -intervention var energiintaget och andelen kolhydrater i dieten för de två undergrupperna nästan desamma, men viktminskningsindexen för försökspersonerna i den markant effektiva undergruppen minskade mer betydande, vilket tyder på att de individualiserade skillnaderna i Viktminskningseffekter kan påverkas av andra faktorer. Inflytande
Ovanstående resultat antyder att LCD -intervention har en god viktminskningseffekt, men det finns individuella skillnader. Därför analyserade denna studie ytterligare tarmfloradata från de två undergrupperna och undersökte vidare om det finns potentiella faktorer relaterade till flora som orsakade skillnaden i viktminskning mellan de två undergrupperna i denna diet. I ytterligare undergruppsanalys använde vi samuppträdningsnätverket på släktnivå för att ytterligare analysera interaktionen mellan tarmfloraen i LCD-undergruppen och fann att Network Interaction Complexitet efter 12 veckor med LCD-intervention, även om de två undergrupperna LCD_DG och LCD_MG var nätverksinteraktionskomplexiteten av nätverket har minskat, men LCD_DG visade en tätare, mer omfattande och rikare nätverksinteraktionskomplexitet än LCD_MG i baslinjen och vid den 12: e veckan. Ovanstående resultat indikerar att, utöver skillnaderna i sammansättningen och mångfalden i flora, kan skillnaderna mellan floras struktur och komplexiteten i interaktionen mellan flora vara en viktig orsak till de individuella skillnaderna i viktminskningen effekt. I undergruppen med låga koldioxidkolor fann analys av den slumpmässiga skogsmodellalgoritmen att baslinjens relativa överflöd av Bacteroidoceae Bacteroides var statistiskt annorlunda i de två undergrupperna i lågkoldiet. Enligt linjär regressionsanalys fann vi att baslinjen för Bacteroidaceae-relativ överflöd är positivt korrelerat med viktminskningseffekten av kortvarig lågkoldiet. Baserat på ovanstående resultat inrättades ROC-modellen baserat på baslinjen relativt överflöd av den undergruppen med låg kolhaltig grupp. ROC -modellen återspeglar känsligheten för varje datapunkt på kurvan för samma signalstimulus och återspeglar omfattande känsligheten och specificiteten hos variablerna. I denna studie nådde ROC-modellen AUC-värdet 73,2%, vilket tyder på att baslinjens relativa överflöd av Bacteroides har ett visst prediktivt värde för den kortsiktiga lågkolhydratdietens viktminskningseffekt.
Eftersom flora i människans tarm inte är en oberoende individ finns det intrikata förbindelser mellan bakterier. Därför introducerar denna forskning Artificial Neural Network (ANN). Ann är en kraftfullare djupinlärningsmodell som är utbildad och används för att simulera biologiska neurala nätverk för komplex dataanalys. Ann är baserad på biologiska neurala nätverk. Nätverkets grundprincip, som imiterar den mänskliga hjärnstrukturen och den yttre stimulansresponsmekanismen, bygger en modell baserad på kunskapen om nätverkstopologi, har funktionerna i associerande minne, klassificering och erkännande, optimerad beräkning och olinjär kartläggning. Under de senaste åren tillämpar fler och mer medicinska forskningar ANN för behandlingen av komplexa data. Vi införlivade förändringsvärden och förhållanden för viktminskningsparametrarna för LCD -gruppen i ANN -modellen baserat på baslinjens relativa överflöd av gruppens övergripande tarmflora och erhöll en högre prediktiv modellbestämningskoefficient (R2), vilket också indikerar Förutsägelsen av ANN effekten är bättre än den linjära modellen, vilket antyder att förutsägelseffekten är bättre.
Sammantaget visar den nuvarande forskningen att hos överviktiga/feta människor har kortvarig LCD-intervention utan kaloribegränsning en betydande viktminskningseffekt utan betydande negativa effekter. Det finns individuella skillnader i kortvarig LCD-viktminskning. Det relativa överflödet av Bacteroidaceae Bacteroides vid baslinjen innan LCD-intervention är positivt korrelerad med den kortsiktiga LCD-interventionens viktminskningseffekt. Slutligen konstruerade denna studie en högprecision ANN-förutsägelsemodell baserad på det relativa överflödet av tarmflora vid baslinjen. Genom ANN -förutsägelsemodellen konstaterades att baslinjens relativa överflöd av tarmflora kan användas som en prediktor för den individualiserade viktminskningseffekten före LCD -intervention. , Det har viktig vägledande betydelse för vikthantering av klinisk medicin. Relaterade forskningsresultat publicerades i "Microbiology Spectrum".
Baserat på resultaten från denna forskning, i klinisk medicin vikthantering, är det relativa överflödet av Bacteroidaceae Bacteroides i tarmen relativt låg, men de överviktiga/feta försökspersonerna som hoppas gå ner i vikt genom LCD kan öka viktminskningen av LCD genom att komplettera de Motsvarande probio tics . Effektivitet. För närvarande arbetar vår forskningsgrupp med Guangdong Academy of Sciences Institute of Microbiology och Xie Liwei Research Institute för att genomföra klinisk viktminskningsforskning om den kombinerade användningen av probiotika och lågkoldiet för att ytterligare utforska strategierna och idéerna om medicinska medicinska vikt vikthantering. Låt oss se fram emot de uppdaterade forskningsresultaten.
Huvudförfattaren till denna studie är Zhang Susu, en läkare vid institutionen för endokrinologi och metabolism, Zhujiang Hospital, Southern Medical University; Medförfattare, Wu Peili, doktorandskandidat vid avdelningen för endokrinologi och metabolism, Nanfang Hospital, Southern Medical University; Tian är också doktorsexamen, avdelningen för endokrinologi och metabolism, Zhujiang Hospital, Southern Medical University, Chen Hong professor och forskare Xie Liwei från State Key Laboratory of Applied Microbiology in South China Gemensamt odlade masterstudenter; Liu Bingdong är en gemensam utbildning av doktorander av professor Pan Jiyang från avdelningen för psykiatri vid det första anslutna sjukhuset vid Jinan University och forskare Xie Liwei från State Key Laboratory of Applied Microbiology i Sydkina. Motsvarande författare till denna artikel är professor Sun Jia från avdelningen för endokrinologi och metabolism, Zhujiang Hospital vid Southern Medical University, och det samkorsande författarna är professor Chen Hong från avdelningen för endokrinologi och metabolism, Zhujiang Hospital vid södra medicinska universitet, är professor Chen Hong från institutionen för endokrinologi och metabolism, Zhujiang Hospital vid södra medicinska universitet, är professor Chen Hong från institutionen för endokrinologi och metabolism, Zhujiang Hospital vid södra medicinska universitet, är professor Chen Hong från institutionen för endokrinologi och metabolism, Zhujiang Hospital vid södra medicinska universitet, och forskare Pi Xie Liwei från tarmmikroekologin och hälsoteamet vid Institute of Microbiology, Guangdong Academy of Sciences.